Yüksek Mukavemetli Düşük Alaşımlı Çeliklerin Kaynağı¼ksek-Mukavemetli-Düş… · Kaynak edilebilirlikleri, alaşımsız yapı çelikleri ile kıyaslanabilir veya daha

Yüksek Mukavemetli Düşük Alaşımlı Çeliklerin Kaynağı

Özlem Karaman

Metalurji ve Malzeme Mühendisi Kaynak Mühendisi

Yüksek Mukavemetli Düşük Alaşımlı Çelikler

Yüksek mukavemetli ince taneli çelikler, yani

akma noktası 360 N/mm²’den fazla olan çelikler,

ekonomide gittikçe daha yaygın şekilde kullanılmaktadır.



normalize edilerek haddelenmiş ince taneli yapısal çelikler (N)

S420N, S460N

termomekanik olarak haddelenmiş ince taneli yapısal çelikler (M)

S420M, S460M

su verilmiş ve temperlenmiş ince taneli yapısal çelikler (Q)

S460Q, S690Q, S890Q, S960Q


Uygulamada, teknik kuralların tümüne uyulduğunda,

kaynağa elverişlidir.

Kaynak birleşiminin mekanik özellikleri için en önemli

parametre,

kaynak sırasındaki sıcaklık-zaman seyridir.


soğuma süresi t8/5,

bir kaynak katmanında,

sıcaklık aralığının 800’den

500°C’ye geçişi sırasındaki

süredir


Sıcaklık-zaman seyri,

Hat enerjisi

Plaka kalınlığı

Ön ısıtma sıcaklığı

Dikiş şekli ve paso sırası

parametrelerini içerir.


sertlik

t8/5

tokluk

Soğuk çatlak riski Tokluk ve mukavemette düşüş

Kontrollü ısı girdisiyle kaynak


Malzeme kalınlığının ve mukavemetin artmasıyla, soğuk

çatlama riski de artmaktadır.

Soğuk çatlamaya eğilimi etkileyen faktörler :

Kaynak metalindeki çözünebilir Hidrojen miktarı

Isıdan etkilenen bölgede oluşmuş gevrek yapı

Kaynaklı birleştirmede yüksek çekme gerilmeleri


Eğer ısıdan etkilenen

bölgede belirli bir sertliğin

aşılmaması gerekiyorsa,

kaynak şartları, t 8/5

soğutma süresi tanımlı bir

değerin üzerinde kalacak

şekilde seçilmelidir.


Eğer belirli bir çentik

darbe değerinin altında

kalınmaması gerekiyorsa,

kaynak şartları, t 8/5

soğutma süresi tanımlı bir

değerin altında kalacak

şekilde seçilmelidir.


Standartlarda tanımlanan yüksek mukavemetli

düşük alaşımlı çelikler için, 10 ile 25 saniye

arasındaki t 8/5 soğutma süreleri, istenen mekanik

değerleri sağlamaktadır. (Merkblatt DVS 0916:2012, gaz

korumalı kaynaklar için, 5-15 saniye)

örnek olarak S690Q için tavsiye edilen

t 8/5 soğutma süresi yaklaşık 17-20 saniye’dir



Normalize (N)

EN 1011-2 uyarınca genel gereksinimler açısından kaynak

edilmeye uygun

Kaynak edilebilirlikleri, alaşımsız yapı çelikleri ile

kıyaslanabilir veya daha iyi düzeydedir.

Ön ısıtma gereklidir. Ön ısıtma sıcaklığı, soğuk çatlak

oluşma olasılığına bağlı olarak belirlenir.


Termomekanik haddelenmiş (M)


edilmeye uygun

Kaynak edilebilirlikleri, alaşımsız yapı çelikleri ile

kıyaslanabilir veya daha iyi düzeydedir.


Termomekanik haddelenmiş (M)

125 mm flanş kalınlığına kadar ve 5°C üzeri sıcaklıklarda,

ön ısıtmasız kaynak (düşük C içeriği)

Yüksek ısı girdisinden kaçınılması gerekir (çizgisel paso)


Su verilmiş ve temperlenmiş (Q)


edilmeye uygun

Akma mukavemetine göre genel olarak kaynaklanabilir

veya sınırlı kaynaklanabilir özelliktedir


Su verilmiş ve temperlenmiş (Q)

Soğuk çatlakların oluşumuna olan duyarlılık durumu (hem

sertleşme çatlakları hem de Hidrojen destekli çatlaklar)

dikkate alınmalıdır.

Ön ısıtma sıcaklığı özel olarak ölçülmelidir

Sınırlı ısı girdisiyle (hat enerjisi) kaynak yapılmalıdır


Kaynak sırasında Isı Girdisi

Birim uzunluk başına enerji, kaynak metalinde ve ısıdan

etkilenen bölgede yeterli mukavemet özelliklerini garanti

etmek için çelik üreticisi tarafından verilen bilgilere göre

üst sınırla kısıtlanmaktadır.

kJ/cm



Diğer yandan, çatlama riskini önlemek için birim uzunluk

başına asgari bir enerji de gereklidir.

Normal koşullar altında, kaynak ve punta kaynağında 50°

ile 150° C arası ön ısıtma uygulanmalıdır.



Maksimum pasolararası sıcaklığa dikkat edilmelidir.

Genel olarak,

Pasolararası sıcaklık 200°C ile sınırlandırılmalıdır.

Sıcaklıklar EN ISO 13916’da belirtildiği gibi ölçülür.

EN ISO 13916 standardına göre ön ısıtma sıcaklığı (TP) nereden ölçülür

EN ISO 13916 standardına göre ön ısıtma sıcaklığı (TP) nereden ölçülür

EN ISO 13916 standardına göre pasolararası

sıcaklık (Tİ) nereden ölçülür

Çok pasolu kaynaklarda, bir sonraki pasoya

başlamadan hemen önce

Kaynak metalinden veya hemen ana

malzemenin kaynak ağzı kenarından



Kaynak Koordinatörü saniyelerle ölçebilecek bir

termometreye sahip olmalıdır.

Kaynakçı ise farklı sıcaklıklarda 2 ısı tebeşirine (minimum

ön ısıtma sıcaklığı ve maksimum pasolararası sıcaklık)

sahip olmalıdır.

kaynak parametreleri ve

gaz korumalı kaynak

sırasında birim uzunluk

başına maksimum enerji

arasındaki ilişki

(DVS 0916 2b)


Plaka kalınlığı ve hat enerjisine

dikkat ederek çok pasolu teknik

(çizgisel paso tekniği)

Kapak paso sırası (ıslah pasosu)


Köşe kaynakları ve montaj kaynaklarının, ön ısıtma yaparak,

çizgisel paso ile birleştirilmesi önerilir.

Tek pasolu köşe kaynaklarının punta boyu en az 50 mm

uzunluğunda ve minimum kaynak dikişi kalınlığı 4 mm

olmalıdır.


Kaynak dikişindeki hidrojen genellikle ya dolgu

telinden/elektrottan veya arkı çevreleyen atmosferden gelir.

Soğuk çatlakları önlemek için, özellikle min. akma

mukavemeti > 460 N/mm2 olan N ve Q ince taneli yapı

çeliklerinde, düşük hidrojen içerikli bir kaynak metali elde

etmek için uygun dolgu malzemesinin kullanılması gerekir.


Soğuk çatlamayı önlemek için, özellikle 30 mm üzeri

kalınlıklarda ve minimum akma mukavemeti > 460 N/mm2

olan çeliklerin kaynağında, kaynaktan sonra yaklaşık

200°C’de hidrojen giderme tavlaması yapılması gereklidir.

Tavlama süresi minimum 2 saat olmalıdır.

Kaynak sırasında minimum ön ısıtma sıcaklığının altına

soğutmaktan kaçınılmalıdır


Kaynak metalinde soğuk çatlak oluşma riski, ısıdan etkilenen

bölgeye göre daha fazladır.

Ana malzemenin yüksek mukavemeti, kaynak sırasında

yüksek kalıntı gerilimlere neden olabilir

Ana malzemenin yüksek çekme mukavemeti ve tokluğuna

uygun dolgu malzemeleri daha yüksek alaşımlı ve daha

yüksek Cev’e sahip olduğu için


Kaynak metali, ana malzemeye göre daha düşük sıcaklıkta

östenitten ferrite dönüşür.

Kaynak metalinin kompozisyonuna göre ön ısıtma sıcaklığı

belirlenmesi tavsiye edilir


Yüksek ısı girdisi ile kaynak, tane irileşmesine ve ısıdan

etkilenen bölgede tokluk ve mukavemette düşüşe neden

olur.

Pratik bir yaklaşım olarak:

ısı girdisi yaklaşık 2.5 kJ/mm ile sınırlandırılır

pasolararası sıcaklık max. 200°C ile sınırlandırılır

çizgisel paso tekniği uygulanır


Isıl İşlem

Normalizasyon ve temperleme uygulanmaması gerekir.

Malzeme kalınlığı 35-40 mm’den fazlaysa gerilim giderme

tavlaması genellikle uygulanır.

Özellikle termomekanik haddelenmiş türde 530 ile 580°C

arasında bir sıcaklık belirlenir. Çekme mukavemetinin

düşmemesi için 600°C’yi geçmemek gerekir.


Kaynak Yöntem Onayı

EN ISO 15614-1

Metalik malzemeler için kaynak prosedürlerinin şartnamesi ve

vasıflandırılması - Kaynak prosedürü deneyi - Bölüm 1: Çeliklerin gaz

ve ark kaynağı, nikel ve nikel alaşımlarının ark kaynağı

EN ISO 15613

Metalik malzemeler için kaynak prosedürlerinin şartnamesi ve

vasıflandırılması - İmalât öncesi kaynak deneyini esas alan vasıflandırma

Referanslar

EN 10025-3:2005 Hot rolled products of structural steels

Part 3: Technical delivery conditions for normalized/normalized

rolled weldable fine grain structural steels

EN 10025-4:2005 Hot rolled products of structural steels

Part 4: Technical delivery conditions for thermomechanically rolled weldable

fine grain structural steels

EN 10025-6:2013 Hot rolled products of structural steels - Part 6: Technical

delivery conditions for flat products of high yield strength structural steels in

the quenched and tempered condition

SEW088:1993 Weldable fine grained steels. Guidelines for processing

Documents

Yüksek Mukavemetli Düşük Alaşımlı Çeliklerin Kaynağı¼ksek-Mukavemetli-Düş… · Kaynak edilebilirlikleri, alaşımsız yapı çelikleri ile kıyaslanabilir veya daha